欧宝彩票下载:VR与AR简史

  VR 的历史可以追溯到 20 世纪 60 年代。早在 1961 年,Phlico 公司的 Charles Comeau 和 James Bryan 就开发了一款头显设备 ——Headsight。同一时期,Bell Helicopter 公司也设计了一款头显设备,用于飞行员和移动摄像头间的通信。1965 年,ARPA(美国国防部高级计划研究署)的Ivan Sutherland曾推测过 “终极显示(Ultimate Display)” 的实现,并据此发表了论文。1966 年,Ivan 来到哈佛工作,期间他将 Bell Helicopter 的头显设备与一台计算机连接了起来:头显设备中投射的图像由计算机生成而非摄像机。1968 年,Ivan 去了犹他大学,在那里,他(在 CIA、ARPA、美国海军研究办公室和 Bell Helicopter 的资助下)在连接了 Bell Helicopter 头显设备的 PDP-1 上开发出了一个基础的 VR 系统。

  电视曾走在科技前面。1974 年,科幻美剧《星际迷航》想象出了一种被称为 “Holodeck” 的设备,人们使用它可以进入虚拟世界,但这部剧集所演绎的故事被设定发生在 24 世纪。

  同一时期,威斯康辛大学的 Myron Krueger 正在设计 “互动环境(Responsive Environments)”,这是一种能够对用户行为做出实时响应(使用事先准备的视频和音频)的计算机系统。Krueger 在 1974 年的论文《计算机控制的互动环境》(Computer-Controlled Responsive Environments)中对此做了描述,这篇论文在 1983 年成书出版,书名为《人工现实》(Artificial Reality)。书中所提及的技术在Videoplace中得到了充分实现,这是一种具有容纳用户全身的人机界面的交互系统,于 1975 年首次在密尔沃基艺术博物馆(Milwaukee Art Museum)展出。Krueger 将 Videoplace 看作是两种技术文化的结合:电视和计算机。电视提供 “娱乐性” 而计算机邀请用户参与进来。Videoplace 是一件艺术品,但它是一件让用户参与其中创作的艺术品。

  1969 年,俄亥俄州空军基地的Thomas Furness开始为飞行员设计一种头盔,这种头盔可以显示 3D 计算机图形,于 1981 年 9 月首次展示,接着他利用这种技术设计了一个虚拟驾驶舱(Super Cockpit),飞行员在驾驶舱中可以通过移动头部、手部驾驶飞机穿越过计算机模拟景观,该驾驶舱于 1986 年首次公之于众。1989 年,Furness 又创立了华盛顿大学的人机界面技术实验室(HITL,Human Interface Technology Lab)。

  1979 年,来自波士顿的 Eric Howlett 发明了一种超大广角的立体成像系统 ——LEEP(Large Expanse Extra Perspective)。同年,MIT 高级视觉研究中心的 Michael Naimark 首次推出了 Aspen Movie Map(阿斯彭电影地图,由 ARPA 资助), 这个由 Andrew Lippman(MIT Media Lab 联合创始人)领导的项目使用户可以穿行在存储于激光光盘的 Aspen(美国科罗拉多州的一个城市)虚拟世界中。该 “电影地图” 由安装在一辆汽车顶上的多个广角相机耗时两年多拍摄完成。

  1984 年,加州大学伯克利分校的校友 Michael McGreevy 加入美国宇航局埃姆斯研究中心(NASA’s Ames Research Center),并为 Virtual Planetary Exploration Workstation(虚拟行星探索工作站)开启了一个名为 VIVED (虚拟视觉环境显示系统,Virtual Visual Environment Display system)的项目,这是一种沉浸式环境,McGreevy 为它开发了一种头显设备。1986 年,该项目首次展示。整个系统被托管在小型计算机 DEC PDP-11 上,并连接着 Evans & Sutherland Picture System 2(一种交互式、动态的 3D 绘画系统)。VIVED 被认为是世界上第一个虚拟现实环境。那时的 “虚拟现实” 基本上是早期计算机模拟系统的演变,比如由 Evans & Sutherland 开创的系统。其中的软件是交互式的,意味着它会根据用户的动作重新创建环境,即用户能够通过肢体动作与计算机交互。

  1984 年,麦克马斯特大学的一名学生 Steve Mann 开发了一款 “透视式眼镜(see-through glasses)”——EyeTap, 比增强现实技术的出现早了 10 年。

  导演詹姆斯・卡梅隆的电影《终结者》(1984)中,主角头上戴着的数据显示设备,同样领先于现实世界中的技术。同年,William Gibson 的反乌托邦小说《神经漫游者》(1984)出版,确立了 “赛博朋克” 作为一个科幻类别的地位。几年以后,Robert Zemeckis 的电影《谁陷害了兔子罗杰》(1988)将数字角色叠加在现实环境中,使人们对于未来将会被称为 “增强现实” 的技术产生了更大的兴趣。

  1985 年,另一位自学成才的电子游戏专家Jaron Lanier在 Palo Alto 的家中创立了 VPL Research,这是世界上第一家销售 “虚拟现实” 产品的公司,最初销售的产品是由 Thomas Zimmerman 在 1982 年发明的 “数据手套”。VPL 普及了头显设备(用于渲染计算机生成的世界)的使用。当时,有一个人被 VPL 的虚拟世界深深吸引,这个人就是公开支持 LSD 的著名心理学家 Timothy Leary。他认为虚拟世界能够让人像服用一样体验到另类现实。1987 年,Lanier 开始使用 “虚拟现实”(Virtual Reality)一词。

  1991 年,SIGGRAPH(计算机图形学顶级年度会议)开设了 “明天的现实” 环节,展示了几个虚拟现实作品,其中就有虚拟现实先驱 Myron Krueger 和 Michael Naimark 的作品。

  1993 年,Pattie Maes 在 SIGGRAPH 上展示了在 MIT 开发的 ALIVE(Artificial Life Interactive Video Environment)系统。这是一种结合了人工智能与人工生命的环境:用户可以与居住在虚拟世界的自主智能体进行无线、全身交互。用户可通过手势和身体姿势与虚拟世界中的智能体交互。ALIVE 提供了三个世界的选择,这三个世界住着不同的智能体,分别是:一个木偶、一只仓鼠和一个捕食者,还有一只叫 Silas 的狗。ALIVE 系统采用 Bruce Blumberg 的《仓鼠丹姆》游戏软件来创造各种智能自主的智能体,这些智能体相互之间可以交互,也可以与用户交互。《仓鼠丹姆》游戏根据行为学家提出的动物行为模型开发而成。

  VR 的历史与电脑游戏的历史相互交叠,密不可分。MUD 游戏 (Multi-User Dungeon,俗称 “泥巴”) 允许多个用户同时在线,他们通过不同的计算机连接到了同一个虚拟世界。MUD 由英国埃塞克斯大学的学生 Roy Trubshaw 开发,并于 1980 年在互联网上推出。虽然当时还有其他先行者,但正是该游戏首创了 MUD 一词,并掀起了互联网虚拟世界游戏风潮。英国曾一度是虚拟游戏领域的领导者,所推出的游戏包括_MIST_(1986)、AberMUD(1989),其次是丹麦推出的_DikuMUD_(1991)。但是他们的虚拟世界都是基于文本,而非图形。

  1986 年,Lucasfilm 公司推出了一款名为 “栖息地(Habitat)” 的图形 MUD 游戏,这款游戏(由 Randy Farmer 和 Chip Morningstar 开发)运行在拨号连接的 Commodore 64 计算机上。《栖息地》创造了一个社交虚拟世界,其中的每个用户都由一个化身(avatar)代表。

  1992 年,伊利诺伊大学芝加哥分校展示了 CAVE,这是一个虚拟现实环境,其墙壁和地板都是巨大的屏幕。接下来的 10 年里,许多大学都会安装 CAVE 系统。

  万维网和网景浏览器(1994 年推出)使虚拟世界的创作者们可以在更加标准的平台分享他们的工作成果,从而触达到更多人。

  大约在那段时间,“大型多人游戏” 中一种新的游戏分类出现了:MMORPG。该分类由韩国游戏 Baramue Nara 首创于 1996 年,随后该类型的游戏不断涌现,其中包括由弗吉尼亚的 Andrew Kirmse 和 Chris Kirmse 兄弟开发的_Meridian 59_(1996),Electronic Arts 公司的游戏设计师 Richard Garriott 开发的_Ultima Online_(1997),Garriott 同时也是 MMORPG 一词的创造者。世界上最有名的 MMORPG 游戏就是由暴雪娱乐公司于 2004 年推出的《魔兽世界》。

  MMORPG 游戏的成功不仅触发了大型多人用户环境软件的发展,还提升了对于强大硬件的需求。为这些电脑游戏所开发的软件和硬件最终产生了下一代新的虚拟世界。虚拟现实的历史起始于军事应用,但却转变成了电脑游戏的亚文化。

  虚拟现实所存在的问题依然是物理界面。尽管如此,20 世纪 90 年代,VR 热潮已 “初露头角”。1988 年,Mark Bolas 和其他人在硅谷创立了 Fakespace 公司。这家公司从美国宇航局埃姆斯研究中心独立出来,主要业务就是为 VR 开发设备。20 世纪 90 年代同样见证了第一批 VR 系统的销售,该系统由 W Industries 开发(前 IBM 科学家 Jonathan Walden 于 1985 年在英国创立,后更名为 Virtuality),目标市场就是大公司的研究实验室。1991 年,Bruce Bassett 在 Sunnyvale(位于美国西海岸加利福尼亚州,硅谷的主要组成部分之一)成立了 Virtual Research Systems 公司,开始销售一种价格低廉的 “飞行头盔”,该头盔正是基于 NASA VIVED 的早期设计。此时整个游戏世界嗅到了机会的味道。

  1990 年,Jonathan Waldern 在伦敦的一次计算机图形展览上展示了一款名为 Virtuality 的 VR 街机游戏机。1993 年,世嘉展示了 Sega VR(但从未发布)。1995 年,任天堂推出了世界上第一款可显示 3D 图形的便携式游戏机 ——Virtual Boy。

  Future Vision Technologies(未来视界科技,一家从伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校独立出来的公司)为消费者市场开发了一款头显设备 ——Stuntmaster(VictorMaxx 于 1993 年 8 月发布,1994 年发布了改进版 CyberMaxx),它同时与超级任天堂和世嘉创世纪两款游戏机兼容。1995 年,西雅图的 Virtual I/O 公司(Greg Amadon 和他的妻子 Linden Rhoads 创立)推出一款价格更为低廉的家用 VR 显示设备 ——iGlasses。1994 年,Forte 科技发布了用于 IBM PC 的 VFX1 头显设备。但当时所有的头显设备都存在同一问题:由两个高分辨率的彩色 LCD 屏幕制作而成的真正的立体显示屏加上运动追踪价格过于昂贵,而且还会让人产生严重的晕动症。

  Brett Leonard 执导了电影_The Lawnmower Man_(1992),这部类似于 VR 之父 Lanier 传记的电影向更广泛的院线 年,Robert Longo 导演了《捍卫机密》,其中的主角使用 VR 眼镜和手套进行网上冲浪。(顺便说一句,我在 2021 年写下了这篇文章,那一年也正是电影中的故事发生的时间。)

  好莱坞大片《黑客帝国》(1999)深受 Fassbinder 的科幻电影_World on a Wire_启发,它使生活在模拟世界这一理念流行起来,并激励新一代年轻人探索虚拟世界。

  1990 年,西雅图波音公司的 Tom Caudell 创造了增强现实(Augmented Reality)一词。增强现实是指能够将物理和虚拟现实交叠的系统。AR 将现实环境(不管是一道风景,还是一座建筑)转变为一张画布,用户可以通过 AR 设备将数字物体放置于现实环境中的物体之间。而其他佩戴 AR 显示设备的用户可以找到这些数字物体。

  1998 年,德克萨斯州,NASA 的 Francisco Delgado 团队使用 “合成视觉软件” LandForm(由 Rockwell 公司的 Mike Abernathy 于 1995 年开发)测试了一种 “虚拟驾驶舱窗口”,用来向 X-38(为国际航天站设计用于返回机组人员的无窗宇宙飞船)的机组人员提供模拟的实时 3D 视图。1999 年,华盛顿大学的 Hirokazu Kato(来自日本)和 Mark Billinghurst(来自新西兰)发布了一款名为ARToolKit的开源软件,这款软件极大地推动了 AR 的发展。2000 年,南澳大学的 Bruce Thomas 开发了首款 AR 游戏:AR Quake,是当时流行的 Quake 游戏的一种变体。

  AR 同样渗透到了文化世界,比如在 Julie Martin 所设计的一出 AR 戏剧_Dancing In Cyberspace_(1994)中,演员在虚拟物体内部以及周围跳舞;在 William Gibson 的小说_Virtual Light_(1994)以及斯皮尔伯格执导的电影《少数派报告》中,其中的角色都使用了 “数据手套” 展示信息。

  2011 年,Blippar(位于伦敦,由 Ambarish Mitra 创立)推出了一款用于 “视觉发现” 的手机应用,它结合了图像识别和 AR 技术:将你的手机摄像头指向某个物体,然后手机就会显示出与该物体相关的信息。2012 年,Paddy Power 公司使用 Blippar 的技术制作了一则广告,其中任何使用应用的人都可以使 10 英镑上的伊丽莎白女王动起来。2016 年,英国卫报设计了一种名为 “6x9” 的 VR 体验,可以将用户置于单独拘禁的牢房中。

  同一时期,两家硅谷公司推出了透视式眼镜:2013 年的谷歌眼镜;2014 年 Meron Gribetz(Meta 公司创始人)的 Meta AR 眼镜。

  2014 年,谷歌推出了适用于 Android 系统的 Project Tango,目的是将 AR 融入智能手机, 联想 Phab 2 Pro 手机(2014)首次实现了它的商用。2018 年,作为对 Apple 推出的 ARKit 的回应,谷歌推出了 ARCore(取代了 Tango,同样用于 Android 手机)。Tango 和 ARKit 通过手机中的摄像头了解手机相对于周边环境的位置和方向。2018 年,ARKit2 发布,该软件能够在物理世界中创建一个虚构的世界。2019 年发布的 ARKit3 增加了动作捕捉、人物遮挡和面部跟踪的功能。

  2015 年,微软推出了头显设备 Hololens,这种设备可以在现实世界中显示逼真的全息图,而不用连线到其他计算机上(就是一个自成一体的计算机)。2016 年,微软将一座数字雕像置于西雅图的一个博物馆内,只有头戴 Hololens 的人才能看见这座雕像。自 20 世纪 80 年代起来,“桌面” 一词就暗喻计算机,而 Hololens 的出现代表了这一状况的演进:“桌面” 计算机使用户能够通过键盘和鼠标在 “数据世界”(个人和远程数据)中漫游,而 Hololens 用用户的注视代替鼠标,手指的活动代替鼠标点击,使用户能够在 3D 虚拟物体周围游走,并通过注视和手势操控它们。

  AR 线 年,这一年 Niantic 的游戏《宝可梦 GO》(PokemonGo)将游戏中的小精灵置于城市景观中,只有使用应用的人才能看见以及捕捉到它们。

  基本上有三个 AR 级别:宝可梦游戏中简单的位置追踪;智能手机上的二维 AR(比如通过 Blippar 扫描麦片盒子的背面),一种被动体验;实现完全沉浸式(交互式)的 room-scale 体验的 Hololens(可操控以及可探索的全息图)等头显设备上的 3D AR。

  AR 有可能为世界上的每一个地方和物体创作视觉百科全书(一个按照地理分布的网中网)。人们只要看一眼这个地方,就能看到与它相关的历史、科学和艺术等,每个人都能为它添加更多信息。你看一眼某个小工具,就能浏览到它的操作手册、查看保修信息、观看其所使用技术的视频,查看使用了该工具的所有电影场景,阅读工具发明者的个人资料等无数无关紧要的信息。无论在哪儿查看,你都将开启一个信息宇宙。世界上的任何一个角落都能成为多维宇宙中的宇宙。

  现在让我们回到 VR,微软在 2010 年推出了它的 Kinect 设备,使得实现 3D 运动捕捉技术更容易且价格更低。平心而论,任天堂 2006 推出的 Wii 游戏机已经具备运动捕捉功能,并催生了新一代 VR 游戏风潮。

  2012 年,Oculus Rift 推出了新一代头显设备,该设备由一位来自洛杉矶的青少年 Palmer Luckey 在游戏编程奇才 John Carmack 的协助下开发而成。John Carmack 开发了 id Software(并为该公司的联合创始人)公司的 3D 游戏_Doom_(1993)和_Quake_(1996)。2014 年,Facebook(现更名为 Meta)20 亿美元收购了 Oculus,引发了新一轮 VR 热潮。

  2013 年,英伟达展示了一种基于 “近眼光场” 的显示技术,在人们探索虚拟世界时,它能够创建出非常逼真的印象。David Holz 的 Leap Motion 公司推出了一款手部追踪设备(连接到计算机),使用户能够通过手部运动来操控数字物体。

  2014 年,谷歌推出了低成本的 Cardboard(使用了一部 Android 智能手机作为 VR 设备)。2015 年,HTC 推出了头戴设备 Vive:像 Oculus 一样需要连接在一台计算机上,但因为使用了由游戏公司 Valve(位于西雅图,由 Gabe Newell 和 Mike Harrington 创立)开发的空间追踪技术 “灯塔” 而获得了更大范围的动作空间;同一年,三星推出了 Gear VR(基于 Oculus 技术但集成到了智能手机 Samsung Galaxy 上)。

  支持 VR 的游戏机和头显设备出现了:2016 年,索尼推出了 PlayStation VR;2017 年微软发布了 Xbox One X。2018 年是独立头显之年:如 Oculus Go(第二年被更加成功的 Quest 所取代),联想的 Mirage Solo 和 HTC 的 Vive Focus 等。

  2018 年,Rony Abovitz 创立的 Magic Leap 公司(位于硅谷)推出了 Magic Leap One(Hololens 的竞争对手), 它能够在实体空间显示全息图(却因为糟糕体验而成为硅谷历史上最大败笔之一)。

  2007 年,圣丹斯电影节就已开设 “新前沿” 展览;2013 年,翠贝卡电影节增设了 Storyscapes 展览;2017 年,威尼斯双年展推出了 VR 作品展区。

  2020 年,中国初创公司 Nreal 推出了由智能手机支持的 AR 眼镜 ——Light。与 Hololens 和 Magic Leap One 不同,这款产品主要面对消费者市场。2021 年,作为回应,Facebook 推出了 Stories,Snapchat 推出了 Spectacles-4。一些产品的推出和展示标志了 2021 年是 AR 之年:瑞士初创公司 CREAL 展示了一款光场 AR 头显设备;法国初创公司 Lynx 展示了用于 AR 和 VR 的独立头显;芬兰初创公司 Varjo 旗下产品 XR-3 创造了新的分辨率记录;旧金山初创公司 Kura Gallium 展示了拥有 150 度视场角(对角)的 AR 眼镜;谷歌收购了加拿大初创公司 North 等。

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